JP2023076887A - Interference filter, spectroscopic measuring device, and spectroscopic measuring system - Google Patents

Interference filter, spectroscopic measuring device, and spectroscopic measuring system Download PDF

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Abstract

To provide an interference filter capable of emitting light of high optical intensity, and a spectroscopic measuring device equipped with the interference filter, and a spectroscopic measuring system equipped with the spectroscopic measuring device.SOLUTION: The interference filter includes a first and a second optical region facing each other via a gap, and a distance change part for changing the distance between the first and the second optical regions. The first optical region includes a first passage part that passes light through and a first reflection part that reflects light, and the second optical region includes a second passage part that passes light through and a second reflection part that reflects light. Some of the incident light entered from the light incidence side passes through the first passage part and is reflected by the second and the first reflection parts in order, thus becoming reflected-component light that passes through the second passage part. The other of the incident light passes through the first passage part and becomes passed-component light without being reflected by the second and first reflection parts, with the reflected-component light and the passed-component light emitted to the light emission side.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、干渉フィルター、分光測定装置、及び分光測定システムに関する。 The present invention relates to interference filters, spectroscopic measurement devices, and spectroscopic measurement systems.

従来、入射光から所定の波長の光を分光する干渉フィルターが知られている(例えば、特許文献1)。
例えば、特許文献1に記載の干渉フィルターは、いわゆるファブリーペローエタロンであり、ギャップを介して互いに対向する第1反射膜及び第2反射膜を有し、静電アクチュエーターを用いて第1反射膜及び第2反射膜の間の距離が変更可能となる。
このような干渉フィルターでは、第1反射膜及び第2反射膜の間で光を多重反射させ、干渉により強め合った所定波長をピーク波長として、第1反射膜や第2反射膜の膜構成、撓み状態等に応じた所定の半値幅の波長域の光が透過される。
2. Description of the Related Art Conventionally, an interference filter that disperses light of a predetermined wavelength from incident light is known (for example, Patent Document 1).
For example, the interference filter described in Patent Document 1 is a so-called Fabry-Perot etalon, has a first reflective film and a second reflective film facing each other across a gap, and uses an electrostatic actuator to move the first reflective film and the second reflective film. The distance between the second reflective films can be changed.
In such an interference filter, light is multiple-reflected between the first reflective film and the second reflective film, and the peak wavelength is a predetermined wavelength that is strengthened by interference. Light in a wavelength range with a predetermined half-value width corresponding to the bending state or the like is transmitted.

特開2019-61283号公報JP 2019-61283 A

しかしながら、特許文献1に記載のような干渉フィルターでは、第1反射膜及び第2反射膜の距離に応じたピーク波長を中心とした光が透過されるが、その他の波長の光は光入射側に反射される。
したがって、このような干渉フィルターを透過した光を、例えば撮像素子等の光検出素子で検出する場合、検出される光量が低下する、との課題がある。また、特許文献1に記載のような干渉フィルターに用いられる反射膜は、入射光の一部を透過させるが、その他は、反射膜により反射、吸収、散乱されるため、その分の光がロスとなり、光検出素子で検出される光の光量はより低減する。
However, in the interference filter as described in Patent Document 1, light centered on a peak wavelength corresponding to the distance between the first reflecting film and the second reflecting film is transmitted, but light of other wavelengths is transmitted from the light incident side. reflected to
Therefore, when the light that has passed through such an interference filter is detected by a photodetector such as an image pickup device, there is a problem that the amount of detected light decreases. In addition, although a reflective film used in an interference filter as described in Patent Document 1 transmits part of incident light, the rest is reflected, absorbed, and scattered by the reflective film, resulting in loss of that amount of light. As a result, the amount of light detected by the photodetector is further reduced.

本開示の第一態様に係る干渉フィルターは、ギャップを介して互いに対向する第一光学領域及び第二光学領域と、前記第一光学領域及び前記第二光学領域の間の距離を変更する距離変更部と、を備え、前記第一光学領域は、光を通過させる第一通過部と、光を反射させる第一反射部とを含み、前記第二光学領域は、光を通過させる第二通過部と、光を反射させる第二反射部とを含み、前記第一光学領域の前記第二光学領域とは反対側を光入射側とし、前記第二光学領域の前記第一光学領域とは反対側を光出射側とした場合に、前記光入射側から入射される入射光の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で順に反射され、前記第二通過部を通過する反射成分光となり、他の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で反射されずに前記第二通過部を通過する通過成分光となり、前記反射成分光と前記通過成分光とが前記光出射側に出射される。 The interference filter according to the first aspect of the present disclosure includes a first optical region and a second optical region facing each other across a gap, and a distance changer that changes the distance between the first optical region and the second optical region wherein the first optical region includes a first passing portion that transmits light and a first reflecting portion that reflects light, and the second optical region includes a second passing portion that transmits light and a second reflecting portion for reflecting light, the side opposite to the second optical region of the first optical region is the light incident side, and the side opposite to the first optical region of the second optical region is the light emission side, part of the incident light that enters from the light incidence side passes through the first passing section, is reflected in order by the second reflecting section and the first reflecting section, and The reflected component light passes through the second passing section, and the other portion passes through the first passing section and passes through the second passing section without being reflected by the second reflecting section and the first reflecting section. The reflected component light and the passing component light are emitted to the light emitting side.

第一態様の干渉フィルターは、前記第一光学領域を有する第一基板と、前記第二光学領域を有する第二基板と、を備え、前記第一光学領域は、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、前記第一通過部を構成する複数の第一孔部を有し、前記第一孔部以外の部分が前記第一反射部を構成する第一ミラーにより構成され、前記第二光学領域は、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第二通過部を構成する複数の第二孔部を有し、前記第二孔部以外の部分が前記第二反射部を構成する第二ミラーにより構成されている。 The interference filter of the first aspect comprises a first substrate having the first optical region and a second substrate having the second optical region, wherein the first optical region is the second optical region of the first substrate. provided on a surface facing the substrate and having a plurality of first holes forming the first passing portion, and a portion other than the first hole portions being constituted by a first mirror forming the first reflecting portion; , the second optical region is provided on a surface of the second substrate facing the first substrate, has a plurality of second holes constituting the second passing portion, and has a plurality of second holes other than the second holes A portion is composed of a second mirror that constitutes the second reflecting portion.

第一態様の干渉フィルターにおいて、前記入射光の進行方向で、前記第一光学領域を前記第二光学領域に投影した際に、前記第一通過部は、前記第二通過部の一部及び前記第二反射部の一部に重なり、前記第二通過部は、前記第一通過部の一部及び前記第一反射部の一部に重なる。 In the interference filter of the first aspect, when the first optical region is projected onto the second optical region in the direction in which the incident light travels, the first passing section includes a part of the second passing section and the It overlaps a portion of the second reflecting portion, and the second passing portion overlaps a portion of the first passing portion and a portion of the first reflecting portion.

本開示の第二態様の分光測定装置は、上述した第一態様の干渉フィルターと、前記干渉フィルターの前記光出射側から出射された光を検出する光検出部と、を備える。 A spectroscopic measurement device according to a second aspect of the present disclosure includes the interference filter according to the first aspect described above, and a light detection section that detects light emitted from the light emission side of the interference filter.

第二態様の分光測定装置において、前記光検出部の光軸に対して、前記干渉フィルターの設置角度を変更する角度調整部をさらに備える。 The spectroscopic measurement device of the second aspect further includes an angle adjustment section that changes the installation angle of the interference filter with respect to the optical axis of the light detection section.

本開示の第三態様に係る分光測定システムは、第二態様の分光測定装置と、前記光検出部から出力される信号値に基づいて、前記入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出するプロセッサーと、を備え、前記プロセッサーは、フーリエ解析により前記ギャップを変化させた際の前記信号値の変化から前記各波長の光の光強度を算出する。 A spectroscopic measurement system according to a third aspect of the present disclosure includes a spectroscopic measurement device according to the second aspect, and based on a signal value output from the photodetector, the light intensity of light of each wavelength included in the incident light is determined. a calculating processor, wherein the processor calculates the light intensity of the light of each wavelength from the change in the signal value when the gap is changed by Fourier analysis.

第一実施形態の分光測定システムを示す概略図。1 is a schematic diagram showing a spectroscopic measurement system according to a first embodiment; FIG. 第一実施形態の干渉フィルターの概略構成と、当該干渉フィルターと光検出部との位置関係を示す図。4A and 4B are diagrams showing a schematic configuration of an interference filter according to the first embodiment and a positional relationship between the interference filter and a photodetector; FIG. 第一実施形態の第一ミラーの一例を示す概略平面図。The schematic plan view which shows an example of the 1st mirror of 1st embodiment. 第一実施形態の分光測定システムにおける分光測定方法を示すフローチャート。4 is a flowchart showing a spectroscopic measurement method in the spectroscopic measurement system of the first embodiment; 測定対象に対する測定結果と、フーリエ解析により得られる各波長の光強度の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of measurement results for a measurement target and light intensity of each wavelength obtained by Fourier analysis; 第二実施形態の干渉フィルターの概略構成と、当該干渉フィルターと光検出部との位置関係を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an interference filter according to a second embodiment and a positional relationship between the interference filter and a photodetector; 変形例1に係る第一ミラーの構成を示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing the configuration of a first mirror according to Modification 1; 変形例2に係る干渉フィルターと光検出部との位置関係を示す図。FIG. 10 is a diagram showing the positional relationship between an interference filter and a photodetector according to Modification 2; 変形例2に係る干渉フィルターの概略構成と、当該干渉フィルターと光検出部との位置関係を示す図。8A and 8B are diagrams showing a schematic configuration of an interference filter according to Modification 2 and a positional relationship between the interference filter and a photodetector; FIG.

[第一実施形態]
以下、第一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の分光測定システムを示す概略図である。
本実施形態の分光測定システム1は、図1に示すように、分光測定装置10と、分光測定装置10を制御する制御装置20とを備えて構成されている。
[First embodiment]
A first embodiment will be described below.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the spectroscopic measurement system of this embodiment.
A spectroscopic measurement system 1 of the present embodiment includes a spectroscopic measurement device 10 and a control device 20 that controls the spectroscopic measurement device 10, as shown in FIG.

[分光測定装置10の構成]
分光測定装置10は、測定対象Wで反射、または測定対象Wを透過した光の各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Wで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Wとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。また、分光測定装置10としては、分光スペクトルを測定する装置を例示するが、分光測定装置10を分光カメラとして機能させてもよい。
[Configuration of spectrometer 10]
The spectrometer 10 is a device that analyzes the light intensity of each wavelength of the light reflected by or transmitted through the measurement object W and measures the spectrum. In this embodiment, an example of measuring the light to be measured that is reflected by the object to be measured W is shown. It may be used as target light. Also, as the spectroscopic measurement device 10, a device that measures a spectroscopic spectrum is exemplified, but the spectroscopic measurement device 10 may function as a spectroscopic camera.

分光測定装置10は、図1に示すように、測定対象Wで反射された光を導く光学系11と、干渉フィルター100と、光検出部12と、モジュール制御部13と、を含んで構成されている。 As shown in FIG. 1, the spectrometer 10 includes an optical system 11 that guides light reflected by the object W to be measured, an interference filter 100, a photodetector 12, and a module controller 13. ing.

[干渉フィルター100の構成]
図2は、本実施形態の干渉フィルター100の概略構成と、当該干渉フィルター100と光検出部12との位置関係を示す図である。
本実施形態の干渉フィルター100は、第一基板110と、第二基板120とを備えている。第一基板110及び第二基板120は、透光性基板であり、例えば分光測定装置10により可視光域に対する分光測定を行う場合には、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス等を使用でき、近赤外域や赤外域に対する分光測定を行う場合には、シリコン等を用いてもよい。すなわち、第一基板110及び第二基板120は、分光測定装置10で行われる分光測定の測定対象波長域の光を透光可能な基板により形成される。
第一基板110の第二基板120に対向する面には、第一光学領域130が設けられており、第二基板120の第一基板110に対向する面には、第二光学領域140が設けられている。これらの第一光学領域130及び第二光学領域140は、ギャップGを介して対向して配置されている。また、干渉フィルター100には、第一光学領域130及び第二光学領域140の距離を変化させる静電アクチュエーター150(距離変更部)が設けられている。
以下、このような干渉フィルター100について詳細に説明する。
なお、以降の説明に当たり、第一基板110及び第二基板120の基板厚み方向をZ方向とし、Z方向から見た平面視を、フィルター平面視と称する。また、本実施形態では、フィルター平面視において、第一光学領域130の中心点及び第二光学領域140の中心点は一致するものとし、フィルター平面視におけるこれらの中心点を通る直線をフィルター中心軸Lとする。
[Configuration of interference filter 100]
FIG. 2 is a diagram showing the schematic configuration of the interference filter 100 of this embodiment and the positional relationship between the interference filter 100 and the photodetector 12. As shown in FIG.
The interference filter 100 of this embodiment comprises a first substrate 110 and a second substrate 120 . The first substrate 110 and the second substrate 120 are translucent substrates. For example, when performing spectroscopic measurement in the visible light region with the spectrometer 10, soda glass, crystalline glass, quartz glass, etc. can be used. Silicon or the like may be used when performing spectrometry in the near-infrared region or the infrared region. That is, the first substrate 110 and the second substrate 120 are formed of substrates that can transmit light in the wavelength range to be measured in the spectroscopic measurement performed by the spectroscopic measurement device 10 .
A first optical region 130 is provided on the surface of the first substrate 110 facing the second substrate 120, and a second optical region 140 is provided on the surface of the second substrate 120 facing the first substrate 110. It is The first optical region 130 and the second optical region 140 are arranged facing each other with a gap G therebetween. The interference filter 100 is also provided with an electrostatic actuator 150 (distance changing section) that changes the distance between the first optical region 130 and the second optical region 140 .
The interference filter 100 will be described in detail below.
In the following description, the substrate thickness direction of the first substrate 110 and the second substrate 120 is defined as the Z direction, and a planar view from the Z direction is referred to as a filter planar view. Further, in this embodiment, the center point of the first optical region 130 and the center point of the second optical region 140 are assumed to coincide with each other in the plan view of the filter. LF .

[第一基板110の構成]。
第一基板110は、図2に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝111、及びミラー設置部112を備える。
電極配置溝111は、例えば、第一基板110の基板中央に形成される略環状に形成された凹状溝であり、静電アクチュエーター150を構成する第一電極151が配置される。第一電極151は、電極配置溝111の溝底面に直接設けてもよく、溝底面の上に他の薄膜層を設け、当該薄膜層の上に設置してもよい。
[Configuration of first substrate 110].
The first substrate 110 includes, as shown in FIG. 2, an electrode placement groove 111 formed by etching or the like, and a mirror installation portion 112 .
The electrode arrangement groove 111 is, for example, a substantially annular concave groove formed in the center of the first substrate 110, in which the first electrode 151 constituting the electrostatic actuator 150 is arranged. The first electrode 151 may be directly provided on the bottom surface of the electrode placement groove 111, or may be provided on the bottom surface of the groove by providing another thin film layer.

第一電極151は、例えば、略環状に形成されており、好ましくは円環状に形成されている。なお、ここで述べる略環状とは、例えばC字形状等、一部に切欠きがある形状をも含むものである。また、本実施形態では、1つの第一電極151が設けられる例を示すが、例えば、複数の円環状の電極が同心円で配置され、これらの複数の電極がそれぞれ独立(絶縁されている)構成などとしてもよい。
この第一電極151には、図示略の引出電極が接続されており、引出電極を介して、モジュール制御部13(図1参照)に接続される。
The first electrode 151 is, for example, formed in a substantially annular shape, preferably in an annular shape. Note that the term "substantially annular" as used herein also includes a shape having a notch in part, such as a C-shape. In addition, in the present embodiment, an example in which one first electrode 151 is provided is shown. and so on.
A lead electrode (not shown) is connected to the first electrode 151, and the first electrode 151 is connected to the module controller 13 (see FIG. 1) via the lead electrode.

ミラー設置部112は、フィルター平面視において、電極配置溝111の中心に配置され、例えば、第二基板120側に突出して形成されている。ミラー設置部112の突出先端面には、第一光学領域130を構成する第一ミラー131が設けられている。 The mirror installation portion 112 is arranged in the center of the electrode arrangement groove 111 in the filter plan view, and is formed to protrude toward the second substrate 120 side, for example. A first mirror 131 forming a first optical region 130 is provided on the projecting tip surface of the mirror installation portion 112 .

なお、本実施形態では、ミラー設置部112が電極配置溝111の溝底面よりも第二基板120に向かって突出する構成を例示するが、これに限定されない。例えば、ミラー設置部112が凹状に形成され、ミラー設置部112の底面が、電極配置溝111の溝底面より第二基板120から離れて位置し、当該底面に第一ミラー131が設けられてもよい。或いは、ミラー設置部112が、電極配置溝111の溝底面と同一平面であってもよい。 In this embodiment, the configuration in which the mirror installation portion 112 protrudes toward the second substrate 120 from the bottom surface of the electrode arrangement groove 111 is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, even if the mirror installation portion 112 is formed in a concave shape, the bottom surface of the mirror installation portion 112 is positioned further from the second substrate 120 than the groove bottom surface of the electrode arrangement groove 111, and the first mirror 131 is provided on the bottom surface. good. Alternatively, the mirror mounting portion 112 may be flush with the groove bottom surface of the electrode arrangement groove 111 .

図3は、第一ミラー131の一例を示す平面図である。
第一ミラー131は、図3に示すように、Z方向から見た平面視で、複数の第一孔部131Aが設けられている。本実施形態では、これらの第一孔部131Aは、光を通過させる第一通過部を構成する。また、第一ミラー131において、第一孔部131A以外の部分は、光を反射させる第一反射部131Bとなる。
本実施形態では、図3に示すように、第一孔部131Aは、Z方向に直交するY方向に長手となるスリット状に形成され、当該第一孔部131Aを囲うように第一反射部131Bが設けられている。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the first mirror 131. As shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the first mirror 131 is provided with a plurality of first holes 131A in plan view in the Z direction. In this embodiment, these first hole portions 131A constitute first passage portions that allow light to pass therethrough. Moreover, in the first mirror 131, the portion other than the first hole portion 131A becomes the first reflecting portion 131B that reflects light.
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the first hole portion 131A is formed in a slit shape having a longitudinal direction in the Y direction perpendicular to the Z direction, and the first reflecting portion surrounds the first hole portion 131A. 131B is provided.

第一ミラー131は、ミラー設置部112に直接設けてもよいし、ミラー設置部112の上に透光性の他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。
また、通常、ファブリーペローエタロンに用いられる反射膜は、入射光の一部を透過し、一部を反射させる半透過性の膜材が用いられる。これに対して、本実施形態では、第一ミラー131として、入射光を全反射させる反射膜を用いることができる。第一ミラー131の素材は特に限定されず、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等、導電性の合金膜を用いることができる。Ag等の金属膜を用いる場合、Agの劣化を抑制するため保護膜を形成してもよい。
また、例えば高屈折率層をTiO、低屈折率層をSiOとし、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層して形成された誘電体多層膜を用いてもよく、誘電体多層膜及び金属膜を積層した反射膜や、誘電体単層膜及び合金膜を積層した反射膜等を用いてもよい。
The first mirror 131 may be directly provided on the mirror installation portion 112, or may be provided on the mirror installation portion 112 by providing another translucent thin film (layer) thereon.
Moreover, a semi-transmissive film material that transmits a part of incident light and reflects a part of the incident light is usually used for the reflective film used in the Fabry-Perot etalon. In contrast, in the present embodiment, a reflecting film that totally reflects incident light can be used as the first mirror 131 . The material of the first mirror 131 is not particularly limited, and for example, a metal film such as Ag or a conductive alloy film such as Ag alloy can be used. When using a metal film such as Ag, a protective film may be formed in order to suppress deterioration of Ag.
Alternatively, for example, a dielectric multilayer film may be used in which the high refractive index layer is TiO 2 and the low refractive index layer is SiO 2 , and the high refractive index layer and the low refractive index layer are alternately laminated. A reflective film obtained by laminating a dielectric multilayer film and a metal film, a reflective film obtained by laminating a dielectric single-layer film and an alloy film, or the like may be used.

第一光学領域130は、第二基板120に設けられる第二光学領域140に対して、ギャップGを介して対向する。
ここで、本実施形態では、ミラー131,141のギャップGが、静電アクチュエーター150を構成する第一電極151及び第二電極152のギャップよりも小さくなる例を示すが、これに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップGが電極151,152間のギャップよりも大きくなる構成としてもよい。この場合、上述したように、第一基板110のミラー設置部112を凹状に形成する。
The first optical region 130 faces the second optical region 140 provided on the second substrate 120 with a gap G therebetween.
Here, in this embodiment, an example in which the gap G between the mirrors 131 and 141 is smaller than the gap between the first electrode 151 and the second electrode 152 that constitute the electrostatic actuator 150 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, when infrared rays or far infrared rays are used as the light to be measured, the gap G may be larger than the gap between the electrodes 151 and 152 depending on the wavelength range of the light to be measured. In this case, as described above, the mirror mounting portion 112 of the first substrate 110 is formed in a concave shape.

第一基板110において、電極配置溝111やミラー設置部112等の凹部が設けられていない面は、図示略の接合膜を介して第二基板120に接合される。 The surface of the first substrate 110 on which recesses such as the electrode arrangement groove 111 and the mirror installation portion 112 are not provided is bonded to the second substrate 120 via a bonding film (not shown).

[第二基板120の構成]
第二基板120は、図2に示すように、フィルター中心軸Lを中心とした可動部121と、可動部121と同軸であり可動部121を保持するダイアフラム部122と、ダイアフラム部122の外側に設けられた基板外周部123と、を備えている。
[Configuration of Second Substrate 120]
The second substrate 120 includes, as shown in FIG. and a substrate outer peripheral portion 123 provided on the substrate.

可動部121は、ダイアフラム部122よりも厚みが大きく形成され、例えば、本実施形態では、第二基板120(基板外周部123)の厚みと同一寸法に形成されている。この可動部121の第一基板110に対向する面には、第一光学領域130に対向する第二光学領域140が設けられる。具体的には、第二光学領域140は、第二ミラー141により構成されている。第二ミラー141は、可動部121に直接設けてもよいし、他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。 The movable portion 121 is formed to be thicker than the diaphragm portion 122. For example, in this embodiment, the movable portion 121 is formed to have the same dimension as the thickness of the second substrate 120 (substrate peripheral portion 123). A second optical region 140 facing the first optical region 130 is provided on the surface of the movable portion 121 facing the first substrate 110 . Specifically, the second optical region 140 is composed of a second mirror 141 . The second mirror 141 may be directly provided on the movable portion 121, or may be provided on another thin film (layer).

第二ミラー141は、可動部121の中心部に、第一ミラー131とギャップGを介して対向して設けられる。この第二ミラー141としては、上述した第一ミラー131と略同一の構成の反射膜が用いられる。つまり、第二ミラー141は、第一ミラー131と同様、入射光を全反射させる膜材や膜厚で形成されてもよく、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等の合金膜、誘電体多層膜等を用いることができる。
また、第二ミラー141は、図3に示す第一ミラー131と同様、Z方向から見た平面視で、Y方向にスリット状となる複数の第二孔部141Aが設けられており、本実施形態では、この第二孔部141Aは、光を通過させる第二通過部を構成する。また、第二ミラー141において、第二孔部141A以外の部分は、光を反射させる第二反射部141Bとなり、本実施形態では、第二反射部141Bは、第二孔部141Aを囲って設けられている。
The second mirror 141 is provided at the center of the movable portion 121 so as to face the first mirror 131 with a gap G therebetween. As the second mirror 141, a reflective film having substantially the same configuration as that of the first mirror 131 described above is used. In other words, like the first mirror 131, the second mirror 141 may be formed of a film material or film thickness that totally reflects incident light. A multilayer film or the like can be used.
3, the second mirror 141 is provided with a plurality of second holes 141A that are slit-shaped in the Y direction when viewed from above in the Z direction. In terms of form, this second hole 141A constitutes a second passage through which light passes. In the second mirror 141, the portion other than the second hole portion 141A serves as a second reflection portion 141B that reflects light. It is

ここで、本実施形態では、図2に示すように、第二ミラー141をZ方向に沿って第一光学領域130に投影した場合に、第二孔部141Aが第一反射部131Bと重なり、第二反射部141Bが第一孔部131Aと重なるように、第二ミラー141が配置されている。 Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, when the second mirror 141 is projected onto the first optical region 130 along the Z direction, the second hole portion 141A overlaps the first reflecting portion 131B, The second mirror 141 is arranged such that the second reflecting portion 141B overlaps the first hole portion 131A.

ダイアフラム部122は、可動部121の周囲を囲い、基板外周部123と可動部121とを連結するダイアフラムであり、可動部121よりも厚みが小さく形成されている。このようなダイアフラム部122は、可動部121よりも撓みやすく、僅かな応力により、可動部121を第一基板110側に変位させることが可能となる。この際、可動部121がダイアフラム部122よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、可動部121が第一基板110側に引っ張られた場合でも、可動部121の形状変化を抑制できる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状のダイアフラム部122を例示するが、これに限定されず、例えば、可動部121のフィルター中心軸Lを中心として、等角度間隔で配置された梁状の連結部が設けられる構成などとしてもよい。
The diaphragm portion 122 is a diaphragm that surrounds the movable portion 121 and connects the substrate outer peripheral portion 123 and the movable portion 121 , and is formed to have a smaller thickness than the movable portion 121 . Such a diaphragm part 122 is more flexible than the movable part 121, and can displace the movable part 121 toward the first substrate 110 with a slight stress. At this time, since the movable portion 121 has a larger thickness dimension and a higher rigidity than the diaphragm portion 122, even when the movable portion 121 is pulled toward the first substrate 110, the shape change of the movable portion 121 can be suppressed.
In this embodiment, the diaphragm-shaped diaphragm part 122 is exemplified, but it is not limited to this. It is good also as the structure etc. which a part is provided.

第二電極152は、第一電極151と同様、略環状に形成されており、好ましくはフィルター中心軸Lを中心に略円環状に形成されている。また、第二電極152は、第一電極151と同様、例えばC字状等、円環の一部が切り欠かれた形状に構成されていてもよく、複数の環状の電極により構成されていてもよい。
なお、本実施形態では、第二電極152は、ダイアフラム部122に設けられる例を示すが、これに限定されず、例えば、可動部121に第二電極152が設けられる構成としてもよく、可動部121からダイアフラム部122に亘って第二電極152が設けられる構成としてもよい。
Like the first electrode 151, the second electrode 152 is formed in a substantially annular shape, preferably in a substantially annular shape around the filter center axis LF . Further, the second electrode 152 may be configured in a shape in which a part of the ring is notched, such as a C shape, for example, similarly to the first electrode 151, and is configured by a plurality of annular electrodes. good too.
In the present embodiment, an example in which the second electrode 152 is provided on the diaphragm portion 122 is shown, but the present invention is not limited to this. A configuration in which the second electrode 152 is provided from 121 to the diaphragm portion 122 may be adopted.

第二電極152には、図示略の引出電極が接続され、当該引出電極を介して、引出電極を介して、モジュール制御部13(図1参照)に接続される。 An extraction electrode (not shown) is connected to the second electrode 152, and the second electrode 152 is connected to the module control unit 13 (see FIG. 1) via the extraction electrode.

基板外周部123は、フィルター平面視においてダイアフラム部122より外に設けられる部分である。この基板外周部123は、図示略の接合層を介して第一基板110に接合されている。 The board|substrate outer peripheral part 123 is a part provided outside the diaphragm part 122 in filter planar view. The substrate peripheral portion 123 is bonded to the first substrate 110 via a bonding layer (not shown).

[分光測定装置10の他の構成]
次に、分光測定装置10の他の構成について説明する。
光学系11は、測定対象Wで反射または透過された光を、干渉フィルター100、及び光検出部12に導く複数のレンズや絞り等により構成されている。光学系11としては、例えば、入射光が入射される入射レンズ、入射光を平行光にするコリメータレンズ、光検出部12に光を集光させる集光レンズ等が含まれてもよい。また、分光測定装置10を分光カメラとして機能させる場合、光検出部12としてイメージセンサーを用いるが、この場合、光学系として、イメージセンサーに画像光を結像させる結像レンズや、テレセントリック光学系が含まれてもよい。
[Another configuration of the spectrometer 10]
Next, another configuration of the spectrometer 10 will be described.
The optical system 11 includes a plurality of lenses, a diaphragm, and the like that guide light reflected or transmitted by the object W to be measured to the interference filter 100 and the light detection section 12 . The optical system 11 may include, for example, an incident lens for receiving incident light, a collimator lens for collimating the incident light, and a condenser lens for condensing light to the photodetector 12 . When the spectroscopic measurement device 10 functions as a spectroscopic camera, an image sensor is used as the light detection unit 12. In this case, the optical system includes an imaging lens that forms an image of image light on the image sensor and a telecentric optical system. may be included.

光検出部12は、光を受光することで、受光した光の強度に応じた信号を出力する。光検出部12としては、CCD(Charge-Coupled Device)センサーや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサーなどを用いることができる。上述したように、光検出部12は、複数の画素を有し、画素毎の信号を出力するイメージセンサーであってもよい。 The photodetector 12 receives light and outputs a signal corresponding to the intensity of the received light. A CCD (Charge-Coupled Device) sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, or the like can be used as the light detection unit 12 . As described above, the photodetector 12 may be an image sensor that has a plurality of pixels and outputs a signal for each pixel.

モジュール制御部13は、干渉フィルター100や、光検出部12に接続されて、分光測定装置10の動作を制御する制御回路である。具体的には、モジュール制御部13は、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧を制御する。また、モジュール制御部13は、光検出部12から出力される受光信号を受信し、当該受光信号を制御装置20に送信する。 The module control section 13 is a control circuit that is connected to the interference filter 100 and the light detection section 12 and controls the operation of the spectroscopic measurement device 10 . Specifically, the module control section 13 controls the drive voltage applied to the electrostatic actuator 150 of the interference filter 100 . The module control unit 13 also receives a light reception signal output from the light detection unit 12 and transmits the light reception signal to the control device 20 .

[光検出部に対する干渉フィルターの位置]
次に、本実施形態における、干渉フィルター100と光検出部12との位置関係について説明する。
本実施形態では、図2に示すように、干渉フィルター100は、フィルター中心軸Lが光検出部12の光軸Lに対して傾斜するように配置されている。本実施形態では、上述したように、フィルター平面視において、第一ミラー131の第一孔部131Aと第二ミラー141の第二反射部141Bとが重なり、第一ミラー131の第一反射部131Bと第二ミラー141の第二孔部141Aとが重なる。
したがって、フィルター中心軸Lが、光検出部12の光軸Lに対して傾斜しており、光軸Lに沿って干渉フィルター100に入射した光のうち、第一孔部131Aに入射した光の一部は、そのまま第二孔部141Aを通過して光検出部12に向かう。当該光成分は、本開示の通過成分光となる。
一方、光軸Lに沿って干渉フィルター100の第一孔部131Aに入射した光の残りの一部は、第二反射部141Bで反射された後、第一反射部131Bで反射されて、第二孔部141Aを通過して光検出部12に向かう。当該光成分は、本開示の反射成分光となる。
つまり、本実施形態では、通過成分光と反射成分光との干渉光が得られるように、第一孔部131A及び第二孔部141AのX方向の幅(スリット幅)、第一反射部131B及び第二反射部141BのX方向の幅、フィルター中心軸Lの光軸Lに対する角度がそれぞれ設定されている。
[Position of interference filter with respect to photodetector]
Next, the positional relationship between the interference filter 100 and the photodetector 12 in this embodiment will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the interference filter 100 is arranged such that the filter central axis LF is inclined with respect to the optical axis LD of the photodetector 12 . In this embodiment, as described above, the first hole portion 131A of the first mirror 131 and the second reflecting portion 141B of the second mirror 141 overlap with each other in the filter plan view, and the first reflecting portion 131B of the first mirror 131 overlaps. and the second hole 141A of the second mirror 141 overlap.
Therefore, the filter central axis LF is inclined with respect to the optical axis LD of the photodetector 12, and out of the light that has entered the interference filter 100 along the optical axis LD , it enters the first hole 131A. A part of the emitted light passes through the second hole 141A and goes to the photodetector 12 as it is. This light component becomes the transmitted component light of the present disclosure.
On the other hand, the remaining part of the light incident on the first hole portion 131A of the interference filter 100 along the optical axis LD is reflected by the second reflecting portion 141B, then reflected by the first reflecting portion 131B, It passes through the second hole 141A and goes to the photodetector 12 . The light component becomes the reflected component light of the present disclosure.
That is, in the present embodiment, the X-direction width (slit width) of the first hole portion 131A and the second hole portion 141A, and the first reflecting portion 131B are , the width of the second reflecting portion 141B in the X direction, and the angle of the filter center axis LF with respect to the optical axis LD .

このような本実施形態では、通過成分光と反射成分光との干渉光が干渉フィルター100から出力される。通過成分光と反射成分光との光路長差lは、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧に応じたギャップGの距離lと、フィルター中心軸Lの光軸Lに対する傾斜角θとによって定まり、l=2l/cosθとなる。そして、光路長差lによって、干渉により強め合い光の波長が変化する。つまり、l=nλ(ただし、nは自然数)を満たす波長λの光が干渉によって強め合って干渉フィルター100から出力される。
本実施形態では、静電アクチュエーター150への駆動電圧によって、ギャップGの距離lを変化させることができ、これにより、干渉によって強め合う光の波長λを変化させることができる。
In this embodiment, interference light between the transmitted component light and the reflected component light is output from the interference filter 100 . The optical path length difference l between the transmitted component light and the reflected component light is the distance lG of the gap G corresponding to the driving voltage applied to the electrostatic actuator 150, and the inclination angle θ of the filter center axis LF with respect to the optical axis LD . and l=2l G /cos θ. Then, due to the optical path length difference l, the wavelength of the constructive light changes due to interference. That is, light beams having a wavelength λ satisfying l=nλ (where n is a natural number) are output from the interference filter 100 after constructive interference.
In this embodiment, the driving voltage to the electrostatic actuator 150 can change the distance lG of the gap G, thereby changing the wavelength λ of the light constructive by interference.

なお、本実施形態では、第一ミラー131及び第二ミラー141として、光透過性を有さない例を示す。すなわち、第一基板110側から、第一光学領域130の第一反射部131Bに入射した光は、第一基板110側に反射され、ギャップG内に透過しないものとする。 In addition, in this embodiment, the first mirror 131 and the second mirror 141 are shown as examples that do not have light transmittance. That is, the light incident on the first reflecting portion 131B of the first optical region 130 from the first substrate 110 side is reflected toward the first substrate 110 side and does not pass through the gap G. FIG.

[制御装置20の構成]
制御装置20は、分光測定装置10の測定結果に基づいて、測定対象Wの分光スペクトルの解析を行う。
制御装置20は、例えば、パーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット端末等の一般的なコンピューターにより構成することができ、図1に示すように、記憶部21、及び1つ又は複数のプロセッサー22を含んで構成されている。
記憶部21は、分光測定システム1で実施する分光測定に係る各種データや、各種プログラムを記憶する。
各種データとしては、例えば、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150を駆動する際の電圧テーブル等が挙げられる。電圧テーブルとしては、例えば、ギャップGの距離lと、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧と、の関係を記憶する。ギャップGの距離lに代えて、通過成分光と反射成分光との光路長差lが記録されていてもよい。
[Configuration of control device 20]
The control device 20 analyzes the spectrum of the measurement object W based on the measurement results of the spectrometer 10 .
The control device 20 can be configured by a general computer such as a personal computer, a smartphone, a tablet terminal, etc., and as shown in FIG. It is
The storage unit 21 stores various data related to spectroscopic measurement performed by the spectroscopic measurement system 1 and various programs.
Various data include, for example, a voltage table for driving the electrostatic actuator 150 of the interference filter 100 . As the voltage table, for example, the relationship between the distance lG of the gap G and the drive voltage applied to the electrostatic actuator 150 is stored. Instead of the distance lG of the gap G, the optical path length difference l between the transmitted component light and the reflected component light may be recorded.

プロセッサー22は、記憶部21に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、各種機能を実現し、例えば、本実施形態では、図1に示すように、測定指令部221、及び解析部222として機能する。 The processor 22 implements various functions by reading and executing programs stored in the storage unit 21. For example, in the present embodiment, as shown in FIG. do.

測定指令部221は、分光測定装置10を制御して、測定対象Wに対する測定を実施させ、干渉フィルター100におけるギャップGの距離lを順次変化させた際の、各距離lに対する光検出部12からの受光信号の信号値を測定結果として取得する。 The measurement command unit 221 controls the spectrometer 10 to perform measurement on the measurement target W, and the light detection unit for each distance lG when the distance lG of the gap G in the interference filter 100 is sequentially changed. A signal value of the received light signal from 12 is acquired as a measurement result.

なお、上述したように、距離lは、静電アクチュエーター150に対して印加する駆動電圧によって変化するものであり、駆動電圧に対して距離lが1対1で対応する。また、距離lの変動により、通過成分光と反射成分光のとの光路長差lが変動し、これにより、干渉により強め合う光の中心波長が変化する。したがって、各距離lに対する受光信号の信号値に代えて、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧に対する受光信号の信号値を測定結果として取得してもよく、光路長差lに対する受光信号の信号値を測定結果として取得してもよい。 As described above, the distance lG varies depending on the drive voltage applied to the electrostatic actuator 150, and the distance lG corresponds to the drive voltage on a one-to-one basis. In addition, the variation of the distance lG varies the optical path length difference l between the transmitted component light and the reflected component light, thereby varying the center wavelength of the light constructive by interference. Therefore, instead of the signal value of the light receiving signal for each distance lG , the signal value of the light receiving signal for the driving voltage applied to the electrostatic actuator 150 may be obtained as a measurement result, and the signal of the light receiving signal for the optical path length difference l may be obtained. A value may be obtained as a measurement result.

解析部222は、取得した測定結果を解析し、測定対象Wの分光測定を行う。例えば、本実施形態では、解析部222は、フーリエ解析を用いて測定結果を解析することで、測定対象Wからの入射光に含まれる各波長の光の光強度をそれぞれ算出、すなわち、分光スペクトルを算出する。 The analysis unit 222 analyzes the obtained measurement result and performs spectrometry on the measurement object W. FIG. For example, in the present embodiment, the analysis unit 222 calculates the light intensity of each wavelength included in the incident light from the measurement object W by analyzing the measurement result using Fourier analysis. Calculate

[分光測定システム1の分光測定方法]
次に、上記のような分光測定システム1の分光測定方法について説明する。
図4は、本実施形態の分光測定システム1における分光測定方法を示すフローチャートである。
本実施形態の分光測定システム1において、測定対象Wの分光測定を実施する場合、まず、分光測定装置10を用いて測定対象Wの測定を行う(ステップS1)。
例えば、制御装置20の測定指令部221は、干渉フィルター100のギャップGを予め設定された複数の距離l(複数の光路長差l)に順次変更し、その各々において、光検出部12で受光量を測定させる。この場合、測定指令部221は、記憶部21の電圧テーブルから、各距離l(各光路長差l)に対応する静電アクチュエーターへ印加する駆動電圧を読み出し、分光測定装置10に出力する。これにより分光測定装置10は、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧を順次切り替えて、光検出部12から出力される受光信号を測定する。
そして、分光測定装置10は、ギャップGを各距離lに設定した際の各々の受光信号の信号値を測定結果として制御装置20に出力する。
[Spectroscopic measurement method of spectroscopic measurement system 1]
Next, the spectroscopic measurement method of the spectroscopic measurement system 1 as described above will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a spectroscopic measurement method in the spectroscopic measurement system 1 of this embodiment.
In the spectroscopic measurement system 1 of the present embodiment, when spectroscopically measuring the object W to be measured, first, the object W to be measured is measured using the spectroscopic measurement device 10 (step S1).
For example, the measurement command unit 221 of the control device 20 sequentially changes the gap G of the interference filter 100 to a plurality of preset distances l G (a plurality of optical path length differences l). Measure the amount of light received. In this case, the measurement command unit 221 reads the driving voltage to be applied to the electrostatic actuator corresponding to each distance l G (each optical path length difference l) from the voltage table in the storage unit 21 and outputs it to the spectrometer 10 . Accordingly, the spectrometer 10 sequentially switches the driving voltage applied to the electrostatic actuator 150 of the interference filter 100 to measure the received light signal output from the photodetector 12 .
Then, the spectrometer 10 outputs the signal value of each light receiving signal when the gap G is set to each distance lG to the control device 20 as a measurement result.

測定指令部221が、分光測定装置10から測定結果を取得すると、解析部222は、測定結果をフーリエ解析することで、各波長に対する光強度を算出する(ステップS2)。
図5は、測定対象Wに対する測定結果と、フーリエ解析により得られる各波長の光強度の一例を示す図である。
図5において、実線は、光路長差を100nmから2500nmまで変化させた場合の受信信号の信号強度の変化を示したものである。破線は、光検出部12で受光された光において、400nmの波長の光成分のみの信号強度を示し、一点鎖線は、光検出部12で受光された光において、700nmの波長の光成分のみの信号強度を示している。
測定指令部221は、例えば図5の実線にて示される測定結果を取得する。そして、解析部222は、当該測定結果をフーリエ解析することで、図5の破線や一点鎖線で示される、測定結果に含まれる複数の波形を解析し、各波形に対応する波長λとその信号強度とを解析する。なお、図5に示す例は、説明の簡略化のため、同一信号強度の2つの波長成分が解析される例であるが、実際には、それぞれ信号強度が異なる複数の波長に対応する波形が解析され、各波長成分に対する信号強度がそれぞれ算出される。
When the measurement command unit 221 acquires the measurement result from the spectrometer 10, the analysis unit 222 performs Fourier analysis on the measurement result to calculate the light intensity for each wavelength (step S2).
FIG. 5 is a diagram showing an example of the measurement results for the object W to be measured and the light intensity of each wavelength obtained by Fourier analysis.
In FIG. 5, the solid line shows the change in signal strength of the received signal when the optical path length difference is changed from 100 nm to 2500 nm. The dashed line indicates the signal intensity of only the light component with a wavelength of 400 nm in the light received by the photodetector 12, and the dashed line indicates the signal intensity of only the light component with a wavelength of 700 nm in the light received by the photodetector 12. Indicates signal strength.
The measurement command unit 221 acquires the measurement result indicated by the solid line in FIG. 5, for example. Then, the analysis unit 222 performs Fourier analysis on the measurement results to analyze a plurality of waveforms included in the measurement results indicated by dashed lines and dashed lines in FIG. Analyze intensity and To simplify the explanation, the example shown in FIG. 5 is an example in which two wavelength components with the same signal intensity are analyzed. are analyzed, and the signal intensity for each wavelength component is calculated.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態の干渉フィルター100は、ギャップGを介して互いに対向する第一光学領域130及び第二光学領域140と、第一光学領域130及び第二光学領域140の間の距離を変更する距離変更部としての静電アクチュエーター150と、を備える。第一光学領域130は、光を通過させる第一通過部である第一ミラー131の第一孔部131Aと、光を反射させる第一ミラー131の第一反射部131Bとを含んで構成される。また、第二光学領域140は、光を通過させる第二通過部としての第二ミラー141の第二孔部141Aと、光を反射させる第二ミラー141の第二反射部141Bとを含んで構成される。第一基板110の第二基板120とは反対側から入射した入射光の一部は、第一孔部131Aを通過し、第二反射部141B及び第一反射部131Bで順に反射された後、第二孔部141Aを通過する反射成分光となる。また、当該入射光の他の一部は、第一孔部131Aを通過し、第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射されずに第二孔部141Aを通過する通過成分光となる。そして、本実施形態では、これらの反射成分光と通過成分光との干渉光が第二基板側から出射される。
[Action and effect of the present embodiment]
The interference filter 100 of this embodiment includes a first optical region 130 and a second optical region 140 that face each other across a gap G, and a distance changing filter that changes the distance between the first optical region 130 and the second optical region 140 . and an electrostatic actuator 150 as a unit. The first optical region 130 includes a first hole portion 131A of the first mirror 131, which is a first passing portion for transmitting light, and a first reflecting portion 131B of the first mirror 131 for reflecting light. . Also, the second optical region 140 includes a second hole portion 141A of the second mirror 141 as a second passing portion for passing light, and a second reflecting portion 141B of the second mirror 141 for reflecting light. be done. Part of the incident light that enters from the opposite side of the first substrate 110 to the second substrate 120 passes through the first hole 131A and is reflected in order by the second reflecting portion 141B and the first reflecting portion 131B. It becomes the reflected component light that passes through the second hole 141A. Another part of the incident light passes through the first hole portion 131A and becomes passing component light that passes through the second hole portion 141A without being reflected by the second reflecting portions 141B and 131B. . In this embodiment, interference light between the reflected component light and the transmitted component light is emitted from the second substrate side.

このような干渉フィルター100では、干渉フィルター100から出射される光として、第一反射部131Bや第二反射部141Bで反射されずに通過する通過成分光が含まれる。通過成分光は、反射部131B,141Bでの拡散や吸収がない。したがって本実施形態の干渉フィルター100では、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。これにより、干渉フィルター100から出射された光に基づいて分光測定を実施する時に、ノイズの影響を抑制した分光測定が可能となる。 In such an interference filter 100, light emitted from the interference filter 100 includes passing component light that passes through the first reflecting section 131B and the second reflecting section 141B without being reflected. Passing component light is not diffused or absorbed by the reflecting portions 131B and 141B. Therefore, in the interference filter 100 of this embodiment, the light intensity of emitted light can be increased compared to, for example, a Fabry-Perot etalon. As a result, when spectroscopic measurement is performed based on the light emitted from the interference filter 100, spectroscopic measurement can be performed while suppressing the influence of noise.

本実施形態の干渉フィルター100は、第一光学領域130を有する第一基板110と、第二光学領域140を有する第二基板120と、を備える。そして、第一基板110の第二基板120に対向する面に設けられ、第一通過部を構成する複数の第一孔部131Aを有し、第一孔部131A以外の部分が第一反射部131Bとなる第一ミラー131により第一光学領域130が構成されている。また、第二基板120の第一基板110に対向する面に設けられ、第二通過部を構成する複数の第二孔部141Aを有し、第二孔部141A以外の部分が第二反射部141Bとなる第二ミラー141により、第二光学領域140が構成されている。 The interference filter 100 of this embodiment comprises a first substrate 110 having a first optical region 130 and a second substrate 120 having a second optical region 140 . A plurality of first holes 131A are provided on the surface of the first substrate 110 facing the second substrate 120 and constitute the first passing portion. A first optical region 130 is configured by the first mirror 131, which is 131B. Further, the surface of the second substrate 120 facing the first substrate 110 has a plurality of second hole portions 141A that constitute the second passing portion, and the portions other than the second hole portions 141A are the second reflecting portions. A second optical region 140 is configured by the second mirror 141, which is 141B.

このような構成では、第一基板110に対して、複数の第一孔部131Aを有する第一ミラー131を設け、第二基板120に対して複数の第二孔部141Aを有する第二ミラー141を設けることで、上述したような、通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させる干渉フィルター100を容易に構成することができ、構成の簡素化を図れる。 In such a configuration, a first mirror 131 having a plurality of first holes 131A is provided on the first substrate 110, and a second mirror 141 having a plurality of second holes 141A is provided on the second substrate 120. , the interference filter 100 that emits the interference light between the passing component light and the reflected component light can be easily configured, and the configuration can be simplified.

本実施形態の干渉フィルター100において、入射光の進行方向、つまり、光検出部12の光軸Lに沿って第一光学領域130を第二光学領域140に投影した際に、第一孔部131Aは、第二孔部141Aの一部及び第二反射部141Bの一部に重なり、第二孔部141Aは、第一孔部131Aの一部及び第一反射部131Bの一部に重なる。
これにより、光軸Lに沿って入射光を干渉フィルター100に入射させることで、光軸進行方向に対して第一光学領域と第二光学領域とが重なる領域のうちの各第二孔部141Aから通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させることができる。
In the interference filter 100 of the present embodiment, when the first optical region 130 is projected onto the second optical region 140 along the traveling direction of incident light, that is, along the optical axis LD of the photodetector 12, the first aperture 131A overlaps a portion of the second hole portion 141A and a portion of the second reflecting portion 141B, and the second hole portion 141A overlaps a portion of the first hole portion 131A and a portion of the first reflecting portion 131B.
As a result, by allowing incident light to enter the interference filter 100 along the optical axis LD , each of the second holes in the region where the first optical region and the second optical region overlap with respect to the direction of travel of the optical axis. Interference light between the transmitted component light and the reflected component light can be emitted from 141A.

本実施形態の分光測定装置10は、上述した干渉フィルター100と、干渉フィルター100の光出射側から出射された光を検出する光検出部12と、を備える。
上述したように、干渉フィルター100では、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。したがって、当該干渉フィルター100を用いた分光測定装置10において、光検出部12で干渉フィルター100から出射された光を検出する場合に、光検出部12で受光する光量を増大できる。したがって、本実施形態の分光測定装置10では、ノイズの影響を抑制した精度の高い分光測定を実施することができる。
The spectroscopic measurement apparatus 10 of this embodiment includes the above-described interference filter 100 and a light detection section 12 that detects light emitted from the light emission side of the interference filter 100 .
As described above, the interference filter 100 can increase the intensity of emitted light compared to, for example, a Fabry-Perot etalon. Therefore, in the spectrometer 10 using the interference filter 100, when the light detection section 12 detects the light emitted from the interference filter 100, the amount of light received by the light detection section 12 can be increased. Therefore, the spectroscopic measurement apparatus 10 of the present embodiment can perform spectroscopic measurement with high accuracy while suppressing the influence of noise.

本実施形態の分光測定システム1は、上述したような分光測定装置10と、制御装置20とを備える。制御装置20は、1つ又は複数のプロセッサー22を備え、当該プロセッサー22は、干渉フィルター100を変化させた際に、分光測定装置10の光検出部12から出力される信号値を取得し、フーリエ解析により当該信号値を解析して、入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出する。
一般に、ファブリーペローエタロン等の分光素子を用いた従来の分光測定では、特定のピーク波長を中心とした、分光素子の性能に応じた所定の半値幅の光が分光素子から透過される。この場合、分光素子の性能を高めて半値幅を狭くすることで、ピーク波長の光に対する光強度の正確な測定を実施できる。しかしながら、半値幅を狭めると、その分、分光素子を透過する光の強度も低下するので、ノイズの影響が大きくなる。これに対して、本実施形態では、上述のように、通過成分光と反射成分光との双方の光が光検出部12で受光されるので、ファブリーペローエタロンのように、特定波長をピーク中心とした所定波長域の光が出力されるものではなく、光検出部12から出力される信号値を大きくでき、ノイズの影響を抑制できる。
また、本実施形態では、上述のように、特定の波長の光を透過させるものではなく、光路長差lを変化させた際の干渉光の光強度変化(信号値の変化)から、フーリエ解析により、各波長に対する光強度を算出する。よって、特定のピーク波長を中心とした所定の半値幅の光を透過させる分光素子とは異なり、干渉フィルター100の性能による測定精度の低下がなく、測定精度の向上を図ることができる。つまり、本実施形態の分光測定システム1では、ノイズの影響を抑制しつつ、精度の高い分光測定を実施することができる。
The spectroscopic measurement system 1 of this embodiment includes the spectroscopic measurement device 10 and the control device 20 as described above. The control device 20 includes one or more processors 22. The processors 22 acquire signal values output from the photodetector 12 of the spectrometer 10 when the interference filter 100 is changed, and perform Fourier The signal value is analyzed by analysis, and the light intensity of light of each wavelength included in the incident light is calculated.
Generally, in conventional spectroscopic measurement using a spectroscopic element such as a Fabry-Perot etalon, light having a predetermined half-value width centered on a specific peak wavelength and corresponding to the performance of the spectroscopic element is transmitted through the spectroscopic element. In this case, by improving the performance of the spectroscopic element and narrowing the half width, it is possible to accurately measure the light intensity of the light of the peak wavelength. However, when the half-value width is narrowed, the intensity of light transmitted through the spectroscopic element is correspondingly reduced, increasing the influence of noise. On the other hand, in the present embodiment, as described above, both the transmitted component light and the reflected component light are received by the photodetector 12. Therefore, like the Fabry-Perot etalon, the peak center is the specific wavelength. Therefore, the signal value output from the photodetector 12 can be increased, and the influence of noise can be suppressed.
Further, in this embodiment, as described above, light of a specific wavelength is not transmitted, but Fourier analysis is performed from the light intensity change (signal value change) of the interference light when the optical path difference l is changed. to calculate the light intensity for each wavelength. Therefore, unlike a spectroscopic element that transmits light having a predetermined half-value width centered on a specific peak wavelength, the performance of the interference filter 100 does not reduce the measurement accuracy, and the measurement accuracy can be improved. In other words, in the spectroscopic measurement system 1 of the present embodiment, highly accurate spectroscopic measurement can be performed while suppressing the influence of noise.

[第二実施形態]
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態において、フィルター中心軸Lが光検出部12の光軸Lに対して傾斜するように、干渉フィルター100が配置する例を示した。
これに対して、第二実施形態では、干渉フィルター100の配置角度が調整可能となる点で、上記第一実施形態と相違する。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the above-described first embodiment, an example in which the interference filter 100 is arranged such that the filter central axis LF is inclined with respect to the optical axis LD of the photodetector 12 is shown.
In contrast, the second embodiment differs from the first embodiment in that the arrangement angle of the interference filter 100 can be adjusted. In the following description, the same reference numerals are given to the configurations already described, and the description thereof will be omitted or simplified.

図6は、本実施形態の分光測定装置10Aの概略構成を示す図である。
本実施形態の分光測定システムは、第一実施形態と同様、分光測定装置10Aと、制御装置20とを備える。ここで、本実施形態の分光測定装置10Aは、図6に示すように、光学系11、干渉フィルター100、光検出部12、及びモジュール制御部13に加え、さらに、角度調整部14を備える。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the spectroscopic measurement device 10A of this embodiment.
The spectroscopic measurement system of this embodiment includes a spectroscopic measurement device 10A and a control device 20, as in the first embodiment. Here, the spectroscopic measurement apparatus 10A of this embodiment includes an optical system 11, an interference filter 100, a light detection section 12, and a module control section 13, as well as an angle adjustment section 14, as shown in FIG.

角度調整部14は、干渉フィルター100に接続され、干渉フィルター100の設置角度、つまり、光検出部12の光軸Lに対するフィルター中心軸Lの角度を調整する。角度調整部14の具体的な構成は特に限定されず、例えば、図6に示すように、干渉フィルター100を保持する保持部14Aと、保持部14Aの一部に設けられ、光軸L及びフィルター中心軸Lに直交する回動駆動軸14Bと、回動駆動軸14Bを中心に干渉フィルター100を保持した保持部14Aを回転させる図示略の駆動部(モーターや圧電アクチュエーター等)とを備える構成等が例示できる。また、角度調整部14において、干渉フィルター100の回動させる回動駆動軸14Bとして、図6では、干渉フィルター100の一端側に設けられる例を示すが、例えば、干渉フィルター100のフィルター中心軸Lの一点を回動中心としてもよい。 The angle adjuster 14 is connected to the interference filter 100 and adjusts the installation angle of the interference filter 100 , that is, the angle of the filter central axis LF with respect to the optical axis LD of the photodetector 12 . The specific configuration of the angle adjusting section 14 is not particularly limited. For example, as shown in FIG . Equipped with a rotary drive shaft 14B perpendicular to the filter central axis LF , and a drive unit (not shown) (motor, piezoelectric actuator, etc.) for rotating the holder 14A holding the interference filter 100 around the rotary drive shaft 14B. Configuration and the like can be exemplified. 6 shows an example in which the rotation drive shaft 14B for rotating the interference filter 100 in the angle adjustment unit 14 is provided on one end side of the interference filter 100. For example, the filter center axis L of the interference filter 100 One point on F may be the center of rotation.

このような本実施形態では、制御装置20の記憶部21には、電圧テーブルとして、角度調整部14による干渉フィルター100の回転量(駆動部を駆動させるための信号値)が記録されている。すなわち、本実施形態では、電圧テーブルとして、例えば、ギャップGの距離lに対する、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧と、干渉フィルター100の回転量とが記録される。干渉フィルター100の回転量としては、例えば、ギャップGの距離lが変化した場合でも、通過成分光の光量が一定となる回転量が記録されていることが好ましい。
なお、ギャップGの距離lに代えて、通過成分光と反射成分光との光路長差lが記録されていてもよく、当該光路長差lにおいて、干渉によって強め合う光の波長λが記録されていてもよい。
In this embodiment, the amount of rotation of the interference filter 100 by the angle adjusting section 14 (signal value for driving the driving section) is recorded in the storage section 21 of the control device 20 as a voltage table. That is, in the present embodiment, for example, the drive voltage applied to the electrostatic actuator 150 and the amount of rotation of the interference filter 100 with respect to the distance lG of the gap G are recorded as the voltage table. As the amount of rotation of the interference filter 100, for example, it is preferable to record the amount of rotation that makes the light amount of the passing component light constant even when the distance lG of the gap G changes.
Note that instead of the distance l G of the gap G, the optical path difference l between the transmitted component light and the reflected component light may be recorded, and the wavelength λ of the light that is strengthened by interference is recorded at the optical path difference l. may have been

そして、測定指令部221は、分光測定装置10を制御して、測定対象Wに対する測定を実施させる際に、記憶部21の電圧テーブルから、各距離l(各光路長差l)に対応する静電アクチュエーターへ印加する駆動電圧と、角度調整部14での回転量とを読み出し、分光測定装置10に出力する。
このような分光測定システムでは、分光測定装置10Aは、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧を順次切り替えるとともに、ギャップGの各距離lに対して、通過成分光の光量が一定となるように、干渉フィルター100を回転させる。つまり、第一実施形態のように干渉フィルター100の傾斜角度が一定となるように固定されている場合、ギャップGの距離lを変化させると、第一ミラー131を光軸Lに沿って第二ミラー141に投影した際の、第一孔部131Aと第二孔部141Aとが重なる面積が変化する。したがって、ギャップGを変化させる毎に、通過成分光の光量が微小に変動する。これに対して、本実施形態では、ギャップGを変化させた場合に、通過成分光の光量が変動しない角度が予め測定されており、干渉フィルター100の角度をギャップGの距離l(光路長差l)に応じて変化させる。これにより、ギャップGを変化させた場合でも、リファレンスとなる通過成分光の光量が一定値となり、干渉光の光強度を適正に測定することが可能となる。
Then, when the measurement command unit 221 controls the spectrometer 10 to perform measurement on the object W to be measured, the measurement command unit 221 corresponds to each distance l G (each optical path length difference l) from the voltage table in the storage unit 21. The driving voltage applied to the electrostatic actuator and the amount of rotation in the angle adjusting section 14 are read out and output to the spectroscopic measurement device 10 .
In such a spectroscopic measurement system, the spectroscopic measurement apparatus 10A sequentially switches the driving voltage applied to the electrostatic actuator 150 of the interference filter 100, and the light intensity of the passing component light is constant for each distance lG of the gap G. Rotate the interference filter 100 so that That is, when the interference filter 100 is fixed so that the tilt angle of the interference filter 100 is constant as in the first embodiment, when the distance lG of the gap G is changed, the first mirror 131 moves along the optical axis LD . The overlapping area of the first hole portion 131A and the second hole portion 141A when projected onto the second mirror 141 changes. Therefore, every time the gap G is changed, the light amount of the passing component light slightly fluctuates. On the other hand, in the present embodiment, the angle at which the light amount of the passing component light does not change when the gap G is changed is measured in advance, and the angle of the interference filter 100 is set to the distance l G of the gap G (optical path length Vary according to the difference l). As a result, even when the gap G is changed, the light quantity of the passing component light serving as a reference becomes constant, and the light intensity of the interference light can be measured appropriately.

[本実施形態の用効果]
本実施形態の分光測定装置10Aは、干渉フィルター100と、光検出部12と、光検出部12の光軸Lに対して、干渉フィルター100の設置角度を変更する角度調整部14と、を備える。
これにより、上述したように、静電アクチュエーター150によって、ギャップGの距離がわずかに変動した場合でも、通過成分光の光量が一定となるように、角度調整部14による干渉フィルター100の設置角度を制御できる。よって、分光測定装置10Aは、より精度の高い分光測定を実施することができる。
[Effects of this embodiment]
The spectroscopic measurement apparatus 10A of the present embodiment includes an interference filter 100, a light detection section 12, and an angle adjustment section 14 that changes the installation angle of the interference filter 100 with respect to the optical axis LD of the light detection section 12. Prepare.
Accordingly, as described above, even when the distance of the gap G is slightly changed by the electrostatic actuator 150, the installation angle of the interference filter 100 is adjusted by the angle adjuster 14 so that the light amount of the passing component light is constant. You can control it. Therefore, the spectroscopic measurement device 10A can perform spectroscopic measurement with higher accuracy.

[変形例]
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
[Modification]
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications, improvements, and configurations obtained by appropriately combining each embodiment within the scope of achieving the object of the present invention. It is.

[変形例1]
上記第一実施形態において、第一ミラー131及び第二ミラー141の一例として、図3に示すように、フィルター中心軸L(Z方向)に直交するY方向に長手のスリット状の第一孔部131A、及び第二孔部141Aが設けられる例を示した。
これに対して、第一ミラー131や第二ミラー141の形状としては、これに限定されない。図7は、第一ミラーの他の構成例を示す図である。
例えば、図7に示すように、第一ミラー131として、X方向及びY方向に沿って均等に配置された複数の第一孔部131Cが設けられる構成としてもよい。この場合でも、第一実施形態と同様、第一ミラー131において、第一孔部131Cが第一通過部となり、第一孔部131Cが設けられていない部分が第一反射部131Bとなる。第二ミラー141についての図示は省略しているが、第一ミラー131と同形状となり、X方向及びY方向に沿って均等に配置された複数の第二孔部を設ける。
このような構成の干渉フィルター100を分光測定装置10に適用する場合、光検出部12として、複数の画素を有するイメージセンサーを用いることができる。すなわち、干渉フィルター100の、1つの第一孔部131Cから1つの第二孔部を通過した通過成分光が、光検出部12(イメージセンサー)の1画素に入射するように、干渉フィルター100を配置する。これにより、ギャップGの距離lを変化させた際の画素毎の光強度の変化を検出でき、画素毎の分光スペクトルを算出ることが可能となる。
[Modification 1]
In the first embodiment described above, as an example of the first mirror 131 and the second mirror 141, as shown in FIG . An example in which the portion 131A and the second hole portion 141A are provided is shown.
On the other hand, the shapes of the first mirror 131 and the second mirror 141 are not limited to this. FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the first mirror.
For example, as shown in FIG. 7, as the first mirror 131, a plurality of first holes 131C arranged evenly along the X direction and the Y direction may be provided. Even in this case, as in the first embodiment, in the first mirror 131, the first hole 131C serves as the first passing portion, and the portion where the first hole 131C is not provided serves as the first reflecting portion 131B. Although the illustration of the second mirror 141 is omitted, it has the same shape as the first mirror 131 and is provided with a plurality of second holes evenly arranged along the X direction and the Y direction.
When applying the interference filter 100 having such a configuration to the spectrometer 10 , an image sensor having a plurality of pixels can be used as the photodetector 12 . That is, the interference filter 100 is arranged so that the passing component light that has passed through one first hole 131C and one second hole of the interference filter 100 is incident on one pixel of the photodetector 12 (image sensor). Deploy. This makes it possible to detect the change in light intensity for each pixel when the distance lG of the gap G is changed, and to calculate the spectral spectrum for each pixel.

また、図3では、第一ミラー131にY方向に沿ったスリット状の複数の第一孔部131Aを設け、図7では、第一ミラー131にX方向及びY方向に沿ったアレイ状の複数の第一孔部131Cを設ける構成を例示したが、矩形状のミラーを複数配置してもよい。例えば、Y方向に沿って長手となる第一ミラーを、間隔をあけてX方向に沿って複数並べる構成としてもよい。また、矩形状の第一ミラーをX方向及びY方向に沿って間隔を開けてアレイ状に配置してもよい。これらの場合、第一ミラーが配置されていない部分が第一通過部となり、第一ミラーが設けられている部分が第一反射部となる。なお、第二ミラー141に関しても同様である。 3, the first mirror 131 is provided with a plurality of slit-shaped first holes 131A along the Y direction, and in FIG. 7, the first mirror 131 is provided with a plurality of arrayed holes along the X and Y directions. Although the configuration in which the first hole portion 131C is provided is exemplified, a plurality of rectangular mirrors may be arranged. For example, a plurality of first mirrors that are long in the Y direction may be arranged in the X direction at intervals. Alternatively, the rectangular first mirrors may be arranged in an array at intervals along the X and Y directions. In these cases, the portion where the first mirror is not arranged becomes the first passing portion, and the portion where the first mirror is provided becomes the first reflecting portion. Note that the same applies to the second mirror 141 as well.

[変形例2]
上記第一実施形態では、光学系11によって、分光測定装置10に入射する入射光を光軸Lと並行な平行光とし、光軸Lに対してフィルター中心軸Lが傾斜して配置される干渉フィルター100に当該平行光を入射させる例を示したが、これに限定されない。
図8及び図9は、光検出部12の光軸Lに対して、フィルター中心軸Lが平行となる構成例を示す図である。
例えば、図8の分光測定装置10Bは、光学系11(図示略)として、例えばアパーチャーや凹レンズ等の入射光のビーム径を拡径する光学部品を有し、拡径された入射光が干渉フィルター100に入射される。この場合、干渉フィルター100を傾斜させなくとも、第一孔部131Aから第二孔部141Aを直接通過する通過成分光と、第一孔部131Aから第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射された後第二孔部141Aを通過する反射成分光との干渉光を得ることができる。
[Modification 2]
In the above-described first embodiment, the optical system 11 converts incident light into the spectrometer 10 into parallel light parallel to the optical axis LD , and the filter center axis LF is inclined with respect to the optical axis LD . Although an example in which the parallel light is made incident on the interference filter 100, which is formed by the parallel light, the present invention is not limited to this.
8 and 9 are diagrams showing configuration examples in which the filter center axis LF is parallel to the optical axis LD of the photodetector 12. FIG.
For example, the spectroscopic measurement apparatus 10B in FIG. 8 has an optical system 11 (not shown) that expands the beam diameter of incident light, such as an aperture or a concave lens. 100 is injected. In this case, even if the interference filter 100 is not tilted, the passing component light that directly passes through the first hole 131A and the second hole 141A and the first hole 131A through the second reflecting portion 141B and the first reflecting portion 131B Interference light with the reflected component light that passes through the second hole 141A after being reflected can be obtained.

また、図9に示す分光測定装置10Cの干渉フィルター100Aでは、第一基板110の第一光学領域130は、複数の平面部132と、平面部からフィルター中心軸Lに対して、0度より大きく90度より小さい傾斜角度で傾斜する複数の傾斜部133とを有する。
ここで、XY平面と並行な平面となる平面部132は、第一通過部となり、第一基板110から入射した入射光が通過する。一方、各傾斜部133には第一ミラー134が設けられており、第一反射部を構成する。
第二基板120の第二光学領域140についても同様であり、第二通過部を構成する複数の平面部142と、平面部142からフィルター中心軸Lに対して、0度より大きく90度より小さい傾斜角度で傾斜する複数の傾斜部143と、各傾斜部143に設けられて第二反射部を構成する第二ミラー144とを備える。
なお、図9に示す干渉フィルター100Aでは、図の見やすさを考慮して、第一光学領域130及び第二光学領域140の一部を拡大したい拡大図を示しているが、それ以外の構成は、第一実施形態と同様である。
In addition, in the interference filter 100A of the spectrometer 10C shown in FIG. 9, the first optical region 130 of the first substrate 110 includes a plurality of planar portions 132 and an angle from the planar portion to the filter central axis LF from 0 degrees. and a plurality of inclined portions 133 inclined at an inclination angle larger than 90 degrees.
Here, the plane portion 132, which is a plane parallel to the XY plane, serves as a first passing portion through which incident light from the first substrate 110 passes. On the other hand, each inclined portion 133 is provided with a first mirror 134 to constitute a first reflecting portion.
The same applies to the second optical region 140 of the second substrate 120. A plurality of flat portions 142 constituting the second passing portion and a plane portion 142 with respect to the filter center axis LF are more than 0 degrees and more than 90 degrees. It includes a plurality of inclined portions 143 inclined at a small angle of inclination, and a second mirror 144 provided on each inclined portion 143 and constituting a second reflecting portion.
In addition, in the interference filter 100A shown in FIG. 9, an enlarged view is shown in which a part of the first optical region 130 and the second optical region 140 are enlarged in consideration of the visibility of the drawing. , is the same as the first embodiment.

このような干渉フィルター100Aでは、フィルター中心軸Lを、光検出部12の光軸Lに対して平行となるように配置し、かつ、第一実施形態と同様の光学系11を用い、光学系11によって平行光とされた光を干渉フィルター100Aに入射させる。これにより、第一実施形態と同様に、各第二孔部141Aから、通過成分光と反射成分光との干渉光を出力させることが可能となる。
また、図9に示す例では、傾斜部133が第一基板110から第二基板120側に突出し、傾斜部143が第二基板120から第一基板110側に突出しているが、これに限定されない。傾斜部133は、第一基板110のミラー設置部112から凹状に形成されて一部が傾斜面となるように構成されていてもよい。同様に、傾斜部143は、第二基板120の可動部121の第一基板110に対向する面から凹状に形成されて一部が傾斜面となるように構成されていてもよい。
In such an interference filter 100A, the filter central axis LF is arranged so as to be parallel to the optical axis LD of the light detection unit 12, and the same optical system 11 as in the first embodiment is used, The light collimated by the optical system 11 is made incident on the interference filter 100A. Accordingly, as in the first embodiment, it is possible to output interference light between the passing component light and the reflected component light from each second hole 141A.
In addition, in the example shown in FIG. 9, the inclined portion 133 protrudes from the first substrate 110 toward the second substrate 120, and the inclined portion 143 protrudes from the second substrate 120 toward the first substrate 110, but the present invention is not limited to this. . The inclined portion 133 may be formed in a concave shape from the mirror installation portion 112 of the first substrate 110 so that a portion of the inclined portion 133 is an inclined surface. Similarly, the inclined portion 143 may be formed in a concave shape from the surface facing the first substrate 110 of the movable portion 121 of the second substrate 120 so that a portion of the inclined portion 143 forms an inclined surface.

[変形例3]
第一実施形態において、第一ミラー131の第一反射部131B及び第二ミラー141の第二反射部141Bは、光を透過させず、入射した光を全反射させるものとしたが、これに限定されない。例えば、第一ミラー131及び第二ミラー141は、半透過半反射性の光学薄膜により構成されていてもよい。
この場合、通過成分光には、第一反射部131Bを透過した後、そのまま、第二孔部141Aを通過又は第二反射部141Bを透過する光の他、第一孔部131Aを透過し、第二反射部141Bに入射したものの、そのまま第二反射部141Bを透過した光も含まれる。同様に、反射成分光には、第一反射部131Bを透過した後、第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射され、その後、第二孔部141Aを通過又は第二反射部141Bを透過する光、第一孔部131Aを通過し、第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射され、その後、第二反射部141Bに入射したものの、そのまま第二反射部141Bを通過した光も含まれる。
ただし、この場合、通常のファブリーペローエタロンと同様に、第一反射部131Bと第二反射部141Bとの間で多重反射される光成分の発生するため、測定結果の解析が複雑化し、測定精度が低下するおそれがある。これに対して、上記実施形態のように、第一反射部131B及び第二反射部141Bとしては、光を全反射させる構成とすることで、測定精度の低下や、フーリエ解析の簡素化を図ることができる。
[Modification 3]
In the first embodiment, the first reflecting portion 131B of the first mirror 131 and the second reflecting portion 141B of the second mirror 141 do not transmit light but totally reflect the incident light. not. For example, the first mirror 131 and the second mirror 141 may be composed of a semi-transmissive semi-reflective optical thin film.
In this case, after passing through the first reflecting portion 131B, the passing component light passes through the second hole portion 141A or passes through the second reflecting portion 141B as it is. It also includes light that has entered the second reflecting portion 141B but has passed through the second reflecting portion 141B as it is. Similarly, the reflected component light passes through the first reflecting portion 131B, is reflected by the second reflecting portion 141B and the first reflecting portion 131B, and then passes through the second hole portion 141A or passes through the second reflecting portion 141B. The transmitted light passes through the first hole portion 131A, is reflected by the second reflecting portion 141B and the first reflecting portion 131B, and then enters the second reflecting portion 141B, but passes through the second reflecting portion 141B as it is. is also included.
However, in this case, as with a normal Fabry-Perot etalon, light components are multiple-reflected between the first reflecting portion 131B and the second reflecting portion 141B. may decrease. On the other hand, as in the above embodiment, the first reflecting portion 131B and the second reflecting portion 141B are configured to totally reflect the light, thereby reducing the measurement accuracy and simplifying the Fourier analysis. be able to.

[変形例4]
第一実施形態において、距離変更部として、静電アクチュエーター150を例示したが、これに限定されない。
例えば、第一基板110と第二基板120との間に設けられ、駆動電圧に応じて伸縮する圧電体を設ける構成としてもよい。また、第一基板110と第二基板120との間が密閉空間となり、当該密閉空間の内圧を変化させるポンプを接続し、内圧を変化させることでギャップGの距離を変化させる構成としてもよい。
さらには、第二実施形態のように、干渉フィルター100の設置角度を変化させる角度調整部14を距離変更部として機能させてもよい。つまり、干渉フィルター100において、ギャップGにおける距離lは固定されているものの、角度調整部により干渉フィルター100の角度を変化させることで、第一反射部131Bから第二反射部141Bまでの光路長を変化させることができる。
[Modification 4]
In the first embodiment, the electrostatic actuator 150 was exemplified as the distance changer, but it is not limited to this.
For example, a configuration may be adopted in which a piezoelectric body is provided between the first substrate 110 and the second substrate 120 and expands and contracts according to the driving voltage. Alternatively, a closed space may be formed between the first substrate 110 and the second substrate 120, a pump may be connected to change the internal pressure of the closed space, and the distance of the gap G may be changed by changing the internal pressure.
Furthermore, as in the second embodiment, the angle adjusting section 14 that changes the installation angle of the interference filter 100 may function as a distance changing section. In other words, in the interference filter 100, although the distance lG in the gap G is fixed, by changing the angle of the interference filter 100 with the angle adjusting section, the optical path length from the first reflecting section 131B to the second reflecting section 141B is can be changed.

[変形例5]
上記第一実施形態では、光が出射する側に配置される第二基板120に可動部121及びダイアフラム部122を設ける構成としたが、第一基板110に、第一光学領域130を第二基板120側に進退させる構成を組み込んでもよい。例えば、第一基板110に、第二基板120と同様の可動部及びダイアフラム部を設ける構成としてもよい。
[Modification 5]
In the above-described first embodiment, the movable portion 121 and the diaphragm portion 122 are provided on the second substrate 120 arranged on the side from which light is emitted. A configuration for advancing and retreating on the 120 side may be incorporated. For example, the first substrate 110 may be configured to have a movable portion and a diaphragm portion similar to those of the second substrate 120 .

[本開示のまとめ]
本開示の第一態様に係る干渉フィルターは、ギャップを介して互いに対向する第一光学領域及び第二光学領域と、前記第一光学領域及び前記第二光学領域の間の距離を変更する距離変更部と、を備え、前記第一光学領域は、光を通過させる第一通過部と、光を反射させる第一反射部とを含み、前記第二光学領域は、光を通過させる第二通過部と、光を反射させる第二反射部とを含み、前記第一光学領域の前記第二光学領域とは反対側を光入射側とし、前記第二光学領域の前記第一光学領域とは反対側を光出射側とした場合に、前記光入射側から入射される入射光の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で順に反射され、前記第二通過部を通過する反射成分光となり、他の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で反射されずに前記第二通過部を通過する通過成分光となり、前記反射成分光と前記通過成分光とが前記光出射側に出射される。
[Summary of this disclosure]
The interference filter according to the first aspect of the present disclosure includes a first optical region and a second optical region facing each other across a gap, and a distance changer that changes the distance between the first optical region and the second optical region wherein the first optical region includes a first passing portion that transmits light and a first reflecting portion that reflects light, and the second optical region includes a second passing portion that transmits light and a second reflecting portion for reflecting light, the side opposite to the second optical region of the first optical region is the light incident side, and the side opposite to the first optical region of the second optical region is the light emission side, part of the incident light that enters from the light incidence side passes through the first passing section, is reflected in order by the second reflecting section and the first reflecting section, and The reflected component light passes through the second passing section, and the other portion passes through the first passing section and passes through the second passing section without being reflected by the second reflecting section and the first reflecting section. The reflected component light and the passing component light are emitted to the light emitting side.

このような干渉フィルターでは、干渉フィルターから出射される光として、通過成分光が含まれるので、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。 In such an interference filter, since the light emitted from the interference filter includes the passing component light, the light intensity of the emitted light can be increased compared to, for example, a Fabry-Perot etalon.

第一態様の干渉フィルターは、前記第一光学領域を有する第一基板と、前記第二光学領域を有する第二基板と、を備え、前記第一光学領域は、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、前記第一通過部を構成する複数の第一孔部を有し、前記第一孔部以外の部分が前記第一反射部を構成する第一ミラーにより構成され、前記第二光学領域は、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第二通過部を構成する複数の第二孔部を有し、前記第二孔部以外の部分が前記第二反射部を構成する第二ミラーにより構成されている。 The interference filter of the first aspect comprises a first substrate having the first optical region and a second substrate having the second optical region, wherein the first optical region is the second optical region of the first substrate. provided on a surface facing the substrate and having a plurality of first holes forming the first passing portion, and a portion other than the first hole portions being constituted by a first mirror forming the first reflecting portion; , the second optical region is provided on a surface of the second substrate facing the first substrate, has a plurality of second holes constituting the second passing portion, and has a plurality of second holes other than the second holes A portion is composed of a second mirror that constitutes the second reflecting portion.

これにより、第一基板に対して、複数の第一孔部を有する第一ミラーを設け、第二基板に対して複数の第二孔部を有する第二ミラーを設けることで、上述したような、通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させる干渉フィルターを容易に構成することができる。 Accordingly, by providing a first mirror having a plurality of first holes for the first substrate and providing a second mirror having a plurality of second holes for the second substrate, the above-described , an interference filter that emits interference light between the passing component light and the reflected component light can be easily configured.

第一態様の干渉フィルターにおいて、前記入射光の進行方向で、前記第一光学領域を前記第二光学領域に投影した際に、前記第一通過部は、前記第二通過部の一部及び前記第二反射部の一部に重なり、前記第二通過部は、前記第一通過部の一部及び前記第一反射部の一部に重なる。
これにより、一方向(入射光の進行方向)からの入射光を平行光として、干渉フィルターに入射させることで、前記進行方向に対して第一光学領域と第二光学領域とが重なる全領域内に含まれる各第二通過部から通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させることができる。
In the interference filter of the first aspect, when the first optical region is projected onto the second optical region in the direction in which the incident light travels, the first passing section includes a part of the second passing section and the It overlaps a portion of the second reflecting portion, and the second passing portion overlaps a portion of the first passing portion and a portion of the first reflecting portion.
As a result, incident light from one direction (the traveling direction of the incident light) is converted into parallel light and made incident on the interference filter, so that in the entire region where the first optical region and the second optical region overlap with respect to the traveling direction, Interference light between the passing component light and the reflected component light can be emitted from each second passing portion included in the .

本開示の第二態様の分光測定装置は、上述した第一態様の干渉フィルターと、前記干渉フィルターの前記光出射側から出射された光を検出する光検出部と、を備える。
上述したように、第一態様の干渉フィルターでは、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。したがって、当該干渉フィルターを用いた分光測定装置において、光検出部で干渉フィルターから出射された光を検出する場合に、光検出部で受光する光量を増大できる。これにより、ノイズの影響を抑制した分光測定を実施することができる。
A spectroscopic measurement device according to a second aspect of the present disclosure includes the interference filter according to the first aspect described above, and a light detection section that detects light emitted from the light emission side of the interference filter.
As described above, the interference filter of the first aspect can increase the intensity of emitted light compared to, for example, a Fabry-Perot etalon. Therefore, in a spectrometer using the interference filter, the amount of light received by the photodetector can be increased when the photodetector detects light emitted from the interference filter. This makes it possible to perform spectroscopic measurement with reduced influence of noise.

第二態様の分光測定装置において、前記光検出部の光軸に対して、前記干渉フィルターの設置角度を変更する角度調整部をさらに備える。
距離変更部によって第一光学領域と第二光学領域との距離を変更すると、通過成分光の光量がわずかに変動する。これに対して、本態様では、角度調整部によって干渉フィルターの設置角度を変更することができ、第一光学領域と第二光学領域との距離に応じて、干渉フィルターの設置角度を変更することができる。これにより、通過成分光の光量を一定として、第一光学領域と第二光学領域との距離を変化させた際の干渉光の光強度の変化を測定することができる。
The spectroscopic measurement device of the second aspect further includes an angle adjustment section that changes the installation angle of the interference filter with respect to the optical axis of the light detection section.
When the distance between the first optical region and the second optical region is changed by the distance changer, the light amount of the passing component light is slightly changed. In contrast, in this aspect, the installation angle of the interference filter can be changed by the angle adjustment section, and the installation angle of the interference filter can be changed according to the distance between the first optical region and the second optical region. can be done. This makes it possible to measure the change in the light intensity of the interference light when the distance between the first optical region and the second optical region is changed while the light intensity of the passing component light is kept constant.

本開示の第三態様に係る分光測定システムは、第二態様の分光測定装置と、前記光検出部から出力される信号値に基づいて、前記入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出するプロセッサーと、を備え、前記プロセッサーは、フーリエ解析により前記ギャップを変化させた際の前記信号値の変化から前記各波長の光の光強度を算出する。
本態様では、分光測定装置で、干渉フィルターの第一光学領域と第二光学領域との距離を変化させた際の通過成分光と反射成分光との干渉光の光強度を測定できる。干渉光は、通過成分光と反射成分光の光路長差lに応じて、l=nλを満たす複数の特定波長λの光が強め合った合成光である。よって、光路長差lを変化させて干渉光の光強度を測定し、フーリエ解析を行うことで、各波長λに対するそれぞれの光強度、つまり、入射光の分光スペクトルを高精度に算出することができる。
A spectroscopic measurement system according to a third aspect of the present disclosure includes a spectroscopic measurement device according to the second aspect, and based on a signal value output from the photodetector, the light intensity of light of each wavelength included in the incident light is determined. a calculating processor, wherein the processor calculates the light intensity of the light of each wavelength from the change in the signal value when the gap is changed by Fourier analysis.
In this aspect, the spectrometer can measure the light intensity of interference light between the transmitted component light and the reflected component light when the distance between the first optical region and the second optical region of the interference filter is changed. The interference light is synthesized light in which a plurality of lights of specific wavelengths λ that satisfy l=nλ are strengthened according to the optical path length difference l between the transmitted component light and the reflected component light. Therefore, by measuring the light intensity of the interference light by changing the optical path difference l and performing Fourier analysis, it is possible to calculate the light intensity for each wavelength λ, that is, the spectral spectrum of the incident light with high accuracy. can.

1…分光測定システム、10,10A,10B,10C…分光測定装置、11…光学系、12…光検出部、13…モジュール制御部、14…角度調整部、14A…保持部、14B…回動駆動軸、20…制御装置、21…記憶部、22…プロセッサー、100,100A…干渉フィルター、110…第一基板、111…電極配置溝、112…ミラー設置部、120…第二基板、121…可動部、122…ダイアフラム部、123…基板外周部、130…第一光学領域、131,134…第一ミラー、131A,131C…第一孔部(第一通過部)、131B…第一反射部、140…第二光学領域、141,144…第二ミラー、141A…第二孔部(第二通過部)、141B…第二反射部、150…静電アクチュエーター(距離変更部)、151…第一電極、152…第二電極、221…測定指令部、222…解析部、G…ギャップ、L…光検出部の光軸、L…フィルター中心軸、W…測定対象。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Spectroscopic measurement system 10, 10A, 10B, 10C... Spectroscopic measuring apparatus 11... Optical system 12... Photodetection part 13... Module control part 14... Angle adjustment part 14A... Holding part 14B... Rotation Drive shaft 20 Control device 21 Storage unit 22 Processor 100, 100A Interference filter 110 First substrate 111 Electrode arrangement groove 112 Mirror installation unit 120 Second substrate 121 Movable part 122... Diaphragm part 123... Substrate outer peripheral part 130... First optical area 131, 134... First mirror 131A, 131C... First hole (first passing part) 131B... First reflecting part , 140... Second optical region 141, 144... Second mirror 141A... Second hole (second passage part) 141B... Second reflection part 150... Electrostatic actuator (distance changing part) 151... Second One electrode 152 Second electrode 221 Measurement command unit 222 Analysis unit G Gap LD Optical axis of photodetector LF Filter central axis W Measurement target.

Claims (6)

ギャップを介して互いに対向する第一光学領域及び第二光学領域と、
前記第一光学領域及び前記第二光学領域の間の距離を変更する距離変更部と、を備え、
前記第一光学領域は、光を通過させる第一通過部と、光を反射させる第一反射部とを含み、
前記第二光学領域は、光を通過させる第二通過部と、光を反射させる第二反射部とを含み、
前記第一光学領域の前記第二光学領域とは反対側を光入射側とし、前記第二光学領域の前記第一光学領域とは反対側を光出射側とした場合に、前記光入射側から入射される入射光の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で順に反射され、前記第二通過部を通過する反射成分光となり、他の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で反射されずに前記第二通過部を通過する通過成分光となり、前記反射成分光と前記通過成分光とが前記光出射側に出射される、干渉フィルター。
a first optical region and a second optical region facing each other across a gap;
a distance changing unit that changes the distance between the first optical region and the second optical region,
The first optical region includes a first passing portion for passing light and a first reflecting portion for reflecting light,
The second optical region includes a second passing portion for passing light and a second reflecting portion for reflecting light,
When the side of the first optical region opposite to the second optical region is the light incident side, and the side of the second optical region opposite to the first optical region is the light exiting side, from the light incident side A portion of the incident light that is incident passes through the first passing portion, is reflected in turn by the second reflecting portion and the first reflecting portion, becomes reflected component light that passes through the second passing portion, and becomes other A part of the light passes through the first passing section and becomes the passing component light that passes through the second passing section without being reflected by the second reflecting section and the first reflecting section, and the reflected component light and the passing component an interference filter through which light is emitted to the light exit side.
前記第一光学領域を有する第一基板と、
前記第二光学領域を有する第二基板と、を備え、
前記第一光学領域は、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、前記第一通過部を構成する複数の第一孔部を有し、前記第一孔部以外の部分が前記第一反射部を構成する第一ミラーにより構成され、
前記第二光学領域は、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第二通過部を構成する複数の第二孔部を有し、前記第二孔部以外の部分が前記第二反射部を構成する第二ミラーにより構成されている、
請求項1に記載の干渉フィルター。
a first substrate having the first optical region;
a second substrate having the second optical region,
The first optical region is provided on a surface of the first substrate facing the second substrate, and has a plurality of first holes that constitute the first passing portion, and a portion other than the first holes. is composed of a first mirror that constitutes the first reflecting section,
The second optical region is provided on a surface of the second substrate facing the first substrate, has a plurality of second holes that constitute the second passing portion, and has portions other than the second holes. is composed of a second mirror that constitutes the second reflecting section,
2. An interference filter as claimed in claim 1.
前記入射光の進行方向で、前記第一光学領域を前記第二光学領域に投影した際に、前記第一通過部は、前記第二通過部の一部及び前記第二反射部の一部に重なり、前記第二通過部は、前記第一通過部の一部及び前記第一反射部の一部に重なる、
請求項1または請求項2に記載の干渉フィルター。
When the first optical region is projected onto the second optical region in the direction of travel of the incident light, the first passing portion is a part of the second passing portion and a part of the second reflecting portion. overlapping, wherein the second passing portion overlaps a portion of the first passing portion and a portion of the first reflecting portion;
3. An interference filter according to claim 1 or claim 2.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の干渉フィルターと、
前記干渉フィルターの前記光出射側から出射された光を検出する光検出部と、
を備える、分光測定装置。
an interference filter according to any one of claims 1 to 3;
a photodetector that detects light emitted from the light emission side of the interference filter;
A spectrometer, comprising:
前記光検出部の光軸に対して、前記干渉フィルターの設置角度を変更する角度調整部をさらに備える、
請求項4に記載の分光測定装置。
Further comprising an angle adjustment unit that changes the installation angle of the interference filter with respect to the optical axis of the light detection unit,
The spectroscopic measurement device according to claim 4.
請求項4または請求項5に記載の分光測定装置と、
前記光検出部から出力される信号値に基づいて、前記入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出するプロセッサーと、を備え、
前記プロセッサーは、フーリエ解析により前記ギャップを変化させた際の前記信号値の変化から前記各波長の光の光強度を算出する、
分光測定システム。
A spectroscopic measurement device according to claim 4 or claim 5;
a processor that calculates the light intensity of light of each wavelength included in the incident light based on the signal value output from the light detection unit;
The processor calculates the light intensity of the light of each wavelength from the change in the signal value when the gap is changed by Fourier analysis.
Spectroscopic measurement system.
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